Bài tập Vật lý chất rắn - Đề 3 - Đỗ Nguyễn Quỳnh Ngân

Nội dung text: Bài tập Vật lý chất rắn - Đề 3 - Đỗ Nguyễn Quỳnh Ngân

1. VẬT LÝ CHẤT RẮN 1512119_ĐỖ NGUYỄN QUỲNH NGÂN HOMEWORK 3 Câu 1: Xét hai lưỡng cực điện song song, cách nhau khoảng cách L, q là điện tích và d là khoảng cách giữa hai điện tích trong lưỡng cực điện như trên hình. Chứng tỏ rằng chúng tương tác hút lẫn nhau. Trả lời: Xét các điện tích đứng yên, có độ lớn bằng nhau. ( q1 = q2 = q). ❖ Giữa cặp điện tích trái dấu thứ nhất cách nhau khoảng d luôn tồn tại một lực hút tĩnh điện tuân theo định luật Coulomb. |풒 풒 | F = 풌. ɛ풅 Trong đó: + k = 9.109 ( N. m2 / C2 ) là hệ số tỷ lệ. + ɛ : hằng số điện môi. Tương tác giữa cặp điện tích trên dẫn đến việc hình thành một điện trường (giả sử là điện trường đều). Điện trường này lại tác động lên các điện tích khiến chúng chịu một momen quay → Hình thành momen lưỡng cực điện M1 của cặp thứ nhất. ❖ Momen M1 sẽ gây ra một điện trường và cảm ứng lên cặp điện tích thứ hai, tương ứng: 풒 푬 = 풆 푳 푳 Với 풆푳 : vectơ đơn vị. Lúc này, lưỡng cực của cặp điện tích thứ hai chịu một momen quay trong từ trường 푬 của cặp điện tích thứ nhất. Theo như hình, điện tích dương chịu một lực hướng lên trên, còn 1
2. VẬT LÝ CHẤT RẮN 1512119_ĐỖ NGUYỄN QUỲNH NGÂN Sự hình thành liên kết kiểu tứ diện trong cấu trúc kim cương: Xét nguyên tố đại diện Si: Si có 4 electron ngoài cùng, chia đều cho 2 phân lớp s và p (3s 23p2). Như đã biết, các orbital thuộc phân lớp s đều có tính chất đối xứng cầu, trong khi ở phân lớp p, tính đối xứng của các orbital lại phụ thuộc vào cách sắp xếp theo trục x,y,z trong hệ tọa độ Descartes. Vì năng lượng chênh lệch giữa 2 phân lớp trên là không đáng kể, ta có thể kích thích để chuyển 1e từ phân lớp s sang phân lớp p (3s3p 3). Dựa trên nguyến tắc đóng góp cặp điện tử chung trong liên kết cộng hóa trị, hai electron có thể cùng “ chia sẻ” một quỹ đạo nếu chúng có số lượng tử spin ngược nhau → electron độc thân có thể liên kết với các electron độc thân của nguyên tử khác. Chính nguyên nhân này đã dẫn đến sự hình thành lai hóa sp3 đối với phân tử Si → các nguyên tử được sắp xếp theo kiểu tứ diện. Hình 8 (từ trên xuống), Valence and Crystal Structure_ Chapter 2 - Solid-state Device Theory Có thể lý giải tương tự cho phân tử C và Ge. Như vậy, đối với cấu trúc kim cương, ta giải thích được sự liên kết của các nguyên tử theo kiểu tứ diện. 3